外業(yè)航飛
01
現(xiàn)場勘查
作業(yè)員需要對測區(qū)周圍進行踏勘，收集地形地貌信息，以及周邊的重要設備和交通信息，為無人機的起飛、降落、航線規(guī)劃提供資料。對于大城市、機場或高海拔地區(qū)，航測之前首先應申請空域。
02
飛行環(huán)境
在進行外業(yè)航飛之前，應該根據(jù)已知的測區(qū)資料和相關數(shù)據(jù)對無人機系統(tǒng)的性能進行評估，判斷飛行環(huán)境是否滿足飛機的飛行要求，影響無人機飛行的因素主要包括以下四方面。
(1)海按。測區(qū)的海拔應該滿足無人機的作業(yè)要求，無人機飛行的高度應該大于當?shù)氐暮０魏秃礁摺?br />
(2)地形、地貌條件。地形和地貌主要影響無人機成圖的質(zhì)量，對于地面反光強烈的地區(qū)，如沙漠、大面積的鹽灘、鹽堿地等，在正午前后不宜攝影。對于陡蛸的山區(qū)和高密集度的城市地區(qū)，為了避免陰影，應在當?shù)卣缜昂筮M行攝影。
(3)風氣和風向。地面的風向決定無人機起飛和降落的方向，空中的風向?qū)︼w行平臺的穩(wěn)定性影響很大，盡量在風力較小時進行攝影航測。
(4)電磁和雷電。無人機空中飛行平臺和地面站之間通過電臺傳輸數(shù)據(jù)，要保證導航系統(tǒng)及數(shù)據(jù)鏈的正常工作不受干擾。
在實際到達現(xiàn)場時，應記錄現(xiàn)場的風速、天氣、起降坐標等信息，留備后期的參考和總結。
03
設備檢查
在進行航飛前，應對所有的設備、裝置進行檢查，主要包括航測相機的檢校，飛機性能的檢測，電池的電量，飛機內(nèi)部各部件之間的緊密、電臺、GPS等。在環(huán)境復雜的山區(qū)航飛時，為了防止飛機丟失，可以在飛機上配置移動定位設備。對于彈射起步的無人機，還應檢查彈射架的狀況。
04
航高的確定
像片比例尺定義為像片上的線段與地面上相應水平線段之比：
1/m = f/H (1)
公式(1)中，H為相對測區(qū)平均水平面的高度，f為相機中心到像平面的距離垂距即焦距。
航測比例尺的選定取決于測圖比例尺，大體與測圖比例尺相當。選定了相機和比例尺以后，可根據(jù)公式(1)計算航高。在飛行時，飛機應按照預定的航高飛行，同一航線內(nèi)各攝站的航高差不得大于40m。
05
照片重疊度
在傳統(tǒng)攝影測量學中，航向重疊度一般規(guī)定為60%，最小不得小于43%，最大不大于74%；旁向重疊度一般規(guī)定為30%，最小不得小于14%，最大不大于40%。無人機進行航測時，根據(jù)項目需求不同，可分為以下三種。
(1)航測生產(chǎn)地形圖：航向重疊度一般設置為80%；旁向重疊度一般設置為60%，記為（80x60）。
(2)項目要求只需要生產(chǎn)正射影像(DOM)，航向重疊度一般設置為70%，旁向重疊度一般設置為60%，記為（70x60）。
(3)無人機傾斜三維建模要求航向重疊度和旁向重疊度至少均為70%，記為(70×70)。
航線規(guī)劃與像控點布設
01
航線規(guī)劃
無人機航跡規(guī)劃是任務規(guī)劃的核心內(nèi)容，需要綜合應用導航技術、地圖信息技術以及遠程感知技術，以獲得全面詳細的無人機飛行現(xiàn)狀以及環(huán)境信息，結合無人機自身技術指標特點，按照一定的航跡規(guī)劃方法，制定最優(yōu)或次優(yōu)路徑。因此，航跡規(guī)劃需要充分考速電子地圖的選取、標會、航線預定規(guī)劃以及在線調(diào)整時機。
航線規(guī)劃一般分為兩步：首先是飛行前預規(guī)劃，即根據(jù)既定任務，結合環(huán)境限制與飛行約束條件，從整體上制定最優(yōu)參考路徑；其次是飛行過程中的重規(guī)劃，即根據(jù)飛行過程中遇到的突發(fā)情況，如地形、氣象變化、未知限飛禁飛因素等，局部動態(tài)地調(diào)整飛行路徑或改變動作任務。
常用的航線規(guī)劃方案有兩種，一種是“S”形航線，另一種是構架線。
02
攝影測量外業(yè)控制測量
攝影測量外業(yè)控制測量是在測區(qū)內(nèi)測定用于內(nèi)業(yè)幾何定位的影像控制點的平面位置和高程值，是內(nèi)業(yè)影像解析和測圖的基礎，主要目的為計算待求點的平面位置、高程和像片外方位元素，達到影像和實際地物的正射投影。
在數(shù)字攝影測量發(fā)展階段，影像的獲取和解析全部實現(xiàn)數(shù)字化，外業(yè)控制測量的重要性尤為顯著。影像所包含的空間信息是以灰度值矩陣來表示的，為了達到影像的正確匹配和無差異重疊，需要對影像進行高精度的正射投影校正和影像灰度閾值分析，以便將灰度矩陣進行最小誤差匹配和數(shù)字型數(shù)據(jù)顯示。為了獲取相同基準的影像數(shù)據(jù)，必須通過控制測量方法建立基準轉換系統(tǒng)，而控制點的布設位置、布設精度和布設密度都會影響基準的轉換精度。
03
外業(yè)控制點的布設
根據(jù)測區(qū)地形環(huán)境的不同，一般有兩種布設方案，分別是在航飛之前布設控制點和在航飛之后布設控制點。對于山區(qū)或者地面標志物較少的地區(qū)，沒有明顯的特征點，所以需要在航飛之前布設像控點。對于建筑密集的城市，有明顯的特征點，則可以在飛行之后布設控制點。
外業(yè)控制點的選擇和布設直接關系到影像的最終影像匹配精度，所以遵從控制點的布設原則，保證控制點的布設密度，選擇合適的控制點位是外業(yè)控制點布設的幾個基本要求。
1）布設原則
控制點的選擇和布設不僅和布設方案有關，還要考慮影像成圖、誤差改正等對控制點的具體點位要求，所以應遵循以下原則：
①控制點的目標影像應清晰易判讀。
②為了減弱和消除投影差對影像匹配結果的影響，控制點的位置距離影像邊應≥1~1.4cm。
③控制點的實地選擇應避免受到陰影、相似地物的影響。
④控制點要與周邊地物形成一定的灰度反差，易于進行影像判讀和識別控制點。⑤控制點的位置要便于測量，若選用GPS進行點位測量，需要遠離大片水域、電視塔、通信線路等，以免發(fā)生電磁干擾。
2）像控點的布點方式
布設的控制點盡量在測區(qū)保持分布均勻，一般采用九宮格布點法，航線兩端及中間均隔一或兩條航線布設平高點，既能保證成圖精度，又能減少外業(yè)工作量。
3）像控點的選點
像控點應該選擇在航攝像片上影像清晰、目標明顯的像點，實地選點時，也應考慮側視相機是否會被遮擋。對于弧形地物、陰影、狹窄溝頭、水系、高程急劇變化的斜坡、圓山頂、跟地面有明顯高差的房角、圍墻角以及航攝后有可能變遷的地方，均不應當作選擇目標。
4）目標成像不清晰，與周圍環(huán)境色差小、與地面有明顯高差的目標，會影響空三內(nèi)業(yè)的刺點誤差，因此均不能用作像控點，如下面幾個例證所示：
①與水面有高差，不能作為像控點。
②顏色相近，航片上不易辨認，不能作為像控點。
③與地面有高差，不能作為像控點。
因?qū)嶋H情況中航攝區(qū)域未必都有合適的像控點，為提高刺點精度，保證成圖精度，應在航攝前采用刷油漆的方式提前布置像控點標志。標志可刷成“L”形或“十”形。布置成“十”形時，應在十字中心加噴直徑為4cm的圓點，以提高刺點精度，如下圖所示：
04
像控點的量測
像控點的測量一般采用“GPS RTK”的方法，因為GPS測量結果使用的是WGS-84坐標系統(tǒng)，若項目要求測量成果使用其他坐標系統(tǒng)，則需要在觀測之前進行坐標系轉換，求出WGS-84坐標系與目標坐標系之間的轉換關系。
1）坐標系校正方法
①首先要有至少3個目標坐標系的基礎控制點坐標數(shù)據(jù)，其中的1個用作校正。注意已知點最好要分布在整個作業(yè)區(qū)域的邊緣，能控制整個區(qū)域，一定要避免已知點的線形分布。
②在電子手簿上輸入已知控制點的坐標，并把GPS流動站接收機架在已知點上，測得WGS-84的坐標數(shù)據(jù)。
③根據(jù)已知點的已知坐標數(shù)據(jù)和WGS-84坐標系的坐標數(shù)據(jù)，計算四參數(shù)或者七參數(shù)，求得兩坐標系之間的轉換關系。
④檢查一下水平殘差和垂直殘差的數(shù)值，看其是否滿足項目的測量精度要求，參差應不超過2cm，檢校無誤后才可以進行下一步作業(yè)。
2）野外觀測要求
①兩次觀測，每次采集30個歷元，采樣間隔1s。
②接收機在觀測過程中不應在接收機近旁使用對講機或手機；雷雨過境時應關機停測，并取下天線，以防雷電。
③兩次觀測成果需野外比對結果，比對值為兩次初始化采集的最后一個歷元的空間坐標，較差依照平面較差不超過4cm，大地高較差不超過4cm的精度標準執(zhí)行；不符合要求時，加測一次；如果三次各不相同，則在其他時間段重新觀測。
④每日觀測結束后，應及時將數(shù)據(jù)從GPS接收機轉存到計算機上，確保觀測數(shù)據(jù)不丟失，并拷貝備份由專人保管。
